忻口是一个较大的村落，位于忻县城北25公里处，同蒲铁路贯穿南北。村西北部为红土梁，村南部为灵山。忻口村被夹在红土梁与灵山之间，成为南北之间的天然屏障，易守难攻。忻口西南侧有一西南、东北向的山沟，名“红沟”。此沟内两侧有预先构筑好的国防阵地窑洞30多孔。忻口防御战的中央兵团指挥部就设在这里。
10月5日，第二战区新任副司令长官黄绍竑从南京抵达太原。6日，阎锡山召集卫立煌、黄绍竑、杨爱源、朱德、傅作义等研究晋北防御战兵力部署，周恩来被邀参加。
会议确定，忻口战役方针为：本战区以攻势防御之目的，以主力占领蔡家岗、灵山、界河铺、南怀化、大白水、卫家庄、1482高地迄阳方口既设阵地线，两翼依托五台及宁武各山脉，缩短战线，集中兵力，对侵入之敌，乘其立足未稳，迅速击灭之。
针对日军从平型关、雁门关、阳方口三路南犯的态势，把入晋作战的各路大军统筹划分为中央军、左翼军、右翼军和总预备军，拟从本月10日开始协同攻击前进，乘敌立足未稳，迅速击破之。兵力部署是：
中央集团军由卫立煌总司令指挥，辖第14集团军、第15军、17军、19军、第196旅、炮兵27团（欠第4、第6连），除令第19军三个旅在崞县、第196旅在原平固守外，其余拟以一部占领蔡家岗、灵山、界河铺、南怀化、大白水至1482高地之线阵地，以另一部在中解村、阳明堡、虎头山、黑峪村之线占领阵地。
右翼集团军由朱德总司令指挥，率领第18集团军（欠120师）、第73师（附炮兵1营）、第101师（附炮兵1营）及新编第2师，在五台山、罗圈沟、军马厂、翠岩峰、挂月峰迄峨口、峪口之线占领阵地。
左翼集团军由杨爱源总司令指挥，